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医学细胞生物学与遗传学教学改革

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摘要:本文分析了医学院校细胞生物学与遗传学实验教学中存在的不足,并从实验准备视角提出开放实验准备教学、优化实验教学内容、提高实验技术人员素质三方面的改革措施。实践证明,实验教学改革能调动学生参与科学研究的积极性,增强学生的动手能力,提升学生的科研素质和创新精神。

关键词:实验准备;细胞生物学;遗传学;教学改革

一、引言

细胞生物学和遗传学是现代生命科学的前沿学科,也是医学院校重要的专业基础课程。细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,而遗传学则从细胞分子水平揭示遗传与变异的本质,两者都是实践性很强的学科,其实验技术的掌握是医学生必备的基本技能。生物技术学院根据实际情况,开设了医学细胞生物学和遗传学实验两部分内容。笔者就“十三五”期间我院紧紧围绕培养高素质应用型生物技术骨干人才的培养目标定位,以社会需求为导向,以素质教育为基础,以能力培养为核心,深化教育教学改革,创新人才培养模式,认真分析了细胞生物学与遗传学实验教学的现状和特点,从实验准备视角提出几点体会,对原有的实验教学体系进行改进,做出有益的探索和尝试,以期培养出高素质专业型医学人才。

二、从实验准备视角提出实验教学改革措施

(一)开展开放式实验准备教学中山大学国家级生物实验教学示范中心提出“细胞生物学与遗传学实验”创建的“开放式、研究性”实验教学理念与模式,对本科生能力的培养具有重要的作用[1]。笔者就开展开放式实验准备教学进行探索。实验员的人力和能力资源增长幅度相对较小,这就造成实验准备工作量大和实验员资源不足之间的矛盾[2]。开放实验准备环节既解决了实验室人力资源不足的问题,培养学生的实验素质,又与学生教学相长,提高实验室的使用效率和实验员业务水平。随着学校招生规模的扩大,在校高职生、本科生、研究生、留学生的数量增幅很大,受实验教学学时限制,实验前的准备工作,如实验材料的准备、玻璃器皿的清洗、试剂的配制、预实验等都是由实验员来做,学生实际做的只是实验内容的一部分。学生上课只需要简单的操作和观察,看到的仅仅是实验结果,难以学到完整的“实验”,无法对实验结果的成败原因进行分析讨论,更无法对整个实验过程和内容做出全面掌握。在实验员的监督指导下开放实验准备教学,让学生参与实验准备内容,很有必要。医学细胞生物学的大部分实验需要在显微镜下观察细胞的形态、结构,并配制好各种试剂,如擦镜液、固定液、秋水仙素溶液、环磷酰胺溶液等。这些试剂对人体有一定的毒害,在此过程中可教给学生如何做好防护措施;染液如吉姆萨染液、甲基绿-派洛宁混合染液、改良苯酚品红染液等的配制质量,直接关系到细胞染色的效果。学生可在参与实验准备过程中,不断摸索最佳配制条件和环境。而且,细胞生物学会用到各种实验动物操作技术,如鸡的静脉采血、兔子的心脏取血、小白鼠的注射等,学生通过自己动手能掌握这些操作技巧。遗传学实验如人类染色体制备实验,学生参与正式实验前期的采血、细胞无菌培养及终止培养前的秋水仙素处理,能形成较强的无菌观念和高精确度配制试剂浓度的科学态度;人类染色体的制备、DNA指纹的遗传分析和生物性别决定的遗传分析等实验,从前期的试剂配制、材料培养及预处理等准备工作大约需要一周时间,让学生全程参与可以学到完整的“实验”;果蝇的保种和传代需要长年累月的坚持,开展开放式实验准备教学,让学生自主、有组织、有步骤地参与配制培养基、恒温培养、传代等过程,更多地了解果蝇的生活习性和生长特性,从而对其杂交实验起到很好的铺垫作用,也有助于培养学生吃苦耐劳的素质、一丝不苟的认真态度和敬业精神。严格要求学生做好实验准备工作,能强化其专业技能,保证实验的成功率。本着自愿原则组织学生参与实验准备,比以往只按照实验教材进行部分实验操作,更有助于促进师生的沟通与交流,提高学生实验的积极性和主动性,提高实验教学质量和水平。通过改革,学生的创新能力和竞争力有所提高,为毕业后从事教育教学及科研工作奠定坚实基础。

(二)优化《医学细胞生物学和遗传学》实验课内容细胞生物学、细胞遗传学与细胞工程实验有交叉和重复,对实验课内容进行重组和优化,删除或更新过时的项目,合并简单且步骤相似的验证性实验内容。例如,《医学细胞生物学》删除了“细胞的原代培养”、“传代细胞的培养和观察”,增加了设计性实验“细胞凋亡的诱导及形态学检测”、“应用细胞融合技术制备染色体提前凝集标本”,从验证性向探索性发展,激发学生的研究兴趣和主动性,提升学生的创新思维和分析解决问题的能力。近年来,我校《遗传学》改革向着综合性大实验和学生独立操作的方向推进。综合设计性实验如果蝇杂交试验,在教师的指导下根据学生设计的实验方案,以小组为单位,以果蝇作为模式生物,结合大学生创新实验进行。实验结果要求按照生物技术本科毕业论文的格式撰写;增加综合性实验“微核制片技术及其应用”、“DNA指纹的遗传分析”,在“植物细胞有丝分裂及染色体行为的观察”实验的基础上开设“植物多倍体的诱发和鉴定”这一综合性实验,把学生分成若干实验小组,提前10天将实验材料发给各小组进行诱发实验,由学生自行准备,设置变量,实验课上进行制片、观察、分析。学生能够学到经典杂交、细胞遗传学和分子遗传学三个层次的基本操作,将综合性、设计性的理念贯穿到试验的各个环节,独立安排实验进程,配置试剂溶液,操作实验过程。教师和实验员只负责答疑和对实验结果的把关,有效地培养学生的科研素质和实践创新能力。

(三)加强实验技术人员队伍综合素质建设过去,实验技术人员从事的是简单地进行管理以及学生实验前简单的体力劳动和重复准备工作,是培养学生实验素质的“局外人”。随着高校教育改革的不断深入,教师、学生科研能力的不断提高及实验室不断向学生开放等,对实验技术人员的综合素质提出更高的要求。

1.提升实验技术人员的业务素质。近年来,随着人们对科研的重视,高校对实验技术人员的学历和科研水平要求越来越高,为此,学校应组织实验技术人员外出参加学术会议,到国内外一流实验室进修学习,加强与国内外相关院校的学术交流,不断更新知识,提高实验准备和管理能力。我校出台政策鼓励年轻教师在职攻读学位,逐步提高实验教师队伍学历水平,支持申报科研课题和教改课题,给予实验技术人员参与实验课教学的机会,这既稳定了实验技术人员队伍,提高实验技术人员的积极性,又能提高实验教学质量。

2.提高实验技术人员的实验室管理水平。实验室管理要以“规范管理”为日常工作的具体思路,坚持制度建设与管理建设的统一,包括实验仪器、低值易耗物品、试剂的请购、管理和使用,教室的统筹和分配等。如在实验前后要求每组学生对所用实验用品进行核对、洗涤、清点,并按要求将实验用品放置于指定位置,避免学生乱拿乱放,大大提高实验效率。我院细胞生物与遗传学实验室包括常规教学实验室和开放实验室,并根据专业特色配置了一间显微互动室以及组培室、细胞培养室,让学生在完成常规细胞生物与遗传学实验的基础上,尝试把教师科研项目的部分内容转化为实验内容,通过项目参与式教学的实施,增强学生独立科研的能力。大学生创新实验项目是培养学生职业技能、团队合作精神和创新思维能力的有效途径[3]。我校近年来开展的大学生创新实验项目成为教学与科研紧密结合、提高学生科研能力的另一重要途径。实践表明,对实验室功能的优化管理,能最大限度地实现资源共享,提高仪器设备的使用率,充分地发挥实验室教学资源的整体效益。提高实验技术人员的实验室管理水平,能优化实验资源管理,保证试验的有效开展。

3.加强实验技术人员的责任心,提高实验准备质量。实验技术人员在每学期开学前要根据授课计划、实验内容、学生人数,提前做好低值易购物品和实验器材的请购、显微镜使用计划和实验动物使用计划,学期开学须对仪器设备进行检查、维护,如有问题及时报修。每次学生实验前一周做好预实验记录,与授课教师一起,提前找出和解决学生实验可能出现的问题。实验结束后,与其他教师讨论实验成败的原因,分析实验准备是否需要改进等,如“微核制片技术及其应用”、“DNA指纹的遗传分析”这些综合性实验往往得不到预想的结果,需要实验结束后与学生分析实验结果,找出成败的关键。实验准备的质量决定学生实验的效果。例如,遗传学实验核型分析依赖染色体标本的制备,而染色标本的制备受以下因素影响:标本的新鲜与否、1640培养基配方、培养温度与培养时间、秋水仙素浓度与作用时间、离心的速度与时间、低渗的时间、预固定液用量、固定时间与次数、各吹打操作的手法与力度、滴片时玻片遇冷的程度与滴片的高度、拷片的温度与时间、片龄、显带时胰酶的终浓度与显带的时间、Giemsa染液的质量等,这无一不影响着染色体的制备[4]。医学细胞生物学与遗传学实验准备是一项烦琐、综合性工作,需要实验技术人员具有很强的责任心和较高的综合素质,这样才能有效提高实验课教学效果。

三、小结与展望

经过对医学细胞生物与遗传学实验教学的改革探索,学生实验的自觉性和积极性明显提高,参与意识及团队合作精神增强,实验热情越来越高,实验结果越来越理想。2018年,我院的“医药生物技术实验教学中心”被认定为广西第三批自治区级实验教学示范建设中心。今后,中心要以此为契机,加大细胞生物学与遗传学实验教学改革探索和实践步伐,加大实验室建设力度,加强实验教学队伍建设和实验室管理,不断提高实验教学质量,培养出适应社会飞速发展的创新型、应用型、复合型人才。

参考文献:

[1]王金发,王宏斌,刘兵,等.创新“细胞生物学与遗传学实验”精品课程建设提升生物学实验教学示范中心的示范作用[J].实验技术与管理,2013,30(6):1-5.

[2]张光霞,李雪.实验员利用实验准备培养学生素质的实践探讨[J].廊坊师范学院学报,2013,13(1):126-128.

[3]刘高峰,胡小梅,黄银久,等.医学院校生物科学专业学生职业技能培养的实践与探索[J].齐齐哈尔医学院学报,2017,38(8):960-961.

[4]林美娜.浅谈医学高职院校人类外周血染色体制备实验教学[J].实验与检验医学,2015,33(6):812-814.

作者:胡婷婷 李雪莲 马海林 李沐天 单位:桂林医学院

医学细胞生物学与遗传学教学改革责任编辑:张雨    阅读:人次